有关低压成套开关设备制造若干问题探究

发表时间:2019/12/19   来源:《电力设备》2019年第17期   作者:牛梦华 叶红领
[导读] 摘要:在低压供电系统发展中,成套开关设备负责整个系统对于电能的测量以及分配再到后期进行转换和保护工作,工作责任非常重大,可以看到我国很多公共设备以及工业厂房建设过程中所采用电源都是通过低压开关柜完成和提供的,从这一点上就可以看到重要性,可以说只要是对电能进行使用都是需要低压开关柜来进行管理和控制。
        (河南省机场集团有限公司  河南省  450000)
        摘要:在低压供电系统发展中,成套开关设备负责整个系统对于电能的测量以及分配再到后期进行转换和保护工作,工作责任非常重大,可以看到我国很多公共设备以及工业厂房建设过程中所采用电源都是通过低压开关柜完成和提供的,从这一点上就可以看到重要性,可以说只要是对电能进行使用都是需要低压开关柜来进行管理和控制。在设备控制技术上对于原材料和技术的控制工作也直接反应了我国经济发展和科学技术发展水平。
        关键词:低压成套开关设备;制造问题
        在设备制造与应用工程中,对于开关设备中低压成套设备进行设计和处理,需要保证整个过程的安全和稳定,同时电气设备是否安全以及节能与后期施工效益有着很多联系。
        1低压成套开关设备制造的现状问题及优化措施
        1.1现状问题分析
        低压成套开关设备虽然在我国仅有50多年的发展历程,但却在这短短的时间内建立了较为完善的技术体系。综合比较在我国诞生的四代低压成套开关设备,我们不难发现,我国低压成套开关设备正朝着容量越来越大,性能越来越高,体积越来越小,功能越来越完备,电子化、信息化程度越来越高,功能单元模块化、智能化的方向迈进。我国低压成套开关设备在发展初期,受加工设备精度、加工工艺和手工作图精度的制约,因此低压配电柜的柜体设计不甚理想。如早期的GCK柜型设计比较混乱,功能单元互换性较差,操作机构的灵活性不强,只能实现基本的联锁,运行的安全性和可靠性也较差,且不便于日常的检修维护。同时低压成套开关柜受元器件功能和性能的制约,容量和分断能力都有限。低压成套开关柜在电气技术上只局限于继电控制和继电保护,控制电路比较复杂,可靠性也较低,很难实现大系统的集中控制。
        1.2优化措施
        近年来,随着我国经济的快速发展,用电需求量的增大给低压成套开关设备技术的发展带来了机遇。设计人员将我国的低压成套开关设备与发达国家的作了对比,找到了自身的不足,通过引进发达国家的先进技术,并结合我国科研人员的研究,将我国低压成套开关设备进行了升级改造,在一定程度上取得了突破。可以通过以下几点进行优化:
        (1)引进计算机辅助作图软件代替手工作图,提高了作图精度和速度,减少了人为误差。
        (2)引进先进的数控钣金加工设备,将柜体结构的所有连接方式改为无螺母连接,提高了柜体的加工精度。同种柜型采用标准的型材和连接件,模数化终端组合安装,有很好的通用性和灵活性。抽屉柜的插接部件和执行机构的设计更加合理,连接更可靠,操作更顺畅。
        (3)引进先进的母线加工设备和技术,对母线系统进行优化处理,满足大电流母线的制作要求,这对低压柜的容量增大、体积减小有着重要的意义。
        (4)低压元器件的技术革命给低压成套开关设备的发展注入了新的血液。断路器、接触器的额定电流和分断关合能力在不断提高,热稳定性和动稳定性在不断提高,智能化程度也在不断提高且体积不断减小。同时测量仪表和保护单元的功能和精度都有了很大提高,具备远程通讯功能,可以实现远程数据读取和控制。
        (5)工业自动化控制技术的发展,实现了大系统的远程数据采集和集中控制,人机接口更加友好、和谐,复杂的联锁启停控制可以通过编程实现,从而减少了人为的误操作,使低压成套开关设备朝着智能化的方向迈进。
        2低压成套开关设备温升影响因素分析
        低压开关设备温升超标后,将会出现接线融焊、绝缘性能下降等状况,是导致开关设备本体或内部设备提前老化的关键要素,对开关设备安全性与稳定性有着直接的影响。

低压成套开关设备温升影响因素有以下几点:
        2.1电流不稳定的影响
        低压开关设备实验进线电流波动范围应控制在0%-+3%之间,单相则为±5%之间。但在低压成套开关设备的实际工作过程中,难以避免相应电压的波动,同时设备导线发热后电阻升高均会形成一定的电流变化。相关研究表明,在单相电流出现超过额定电流5%的偏差后,该相的温升就将增大10%。
        2.2连接母线的影响
        低压成套开关设备连接母线对于温升同样有着一定的影响。就母线材料而言,在母线导热性能较好的情况下,能够较快地将热量导出至环境当中,维持一定的温度水平,避免温度的过快上升;就母线规格而言,截面积与长度均会对母线产热形成影响,大截面、短长度的母线同等电流条件下产热量更小,温升也更小。因而合理选择母线的规格是设计低压成套设备尤为重要的一环,既要考虑经济因素,也要考虑安全运行因素。
        2.3空气流动的影响
        低压成套电器开关设备用于各种供配电系统,由各种通断、监测、控制、调节、保护基本功能单元组合而成。空气的流动对器件和连接导线的散热都有一定的影响,从而影响低压成套开关设备的温升。上述低压成套电器开关设备功能单元中,通断、保护功能单元是温升较为集中的部分,而监测、控制、调节功能单元温升相对较低。在功能模块布置的过程中,针对温升集中部位应增大间隔保证空气通畅,降低工作过程中形成的温度积累。另外,在低压成套开关设备运行过程中,符合温湿条件的空气流动能够有效降低设备温升,降低设备温度过高带来的系列问题。在低压成套开关设备安设区域应保持空气流通性,必要时应安装风扇或空调进行降温。
        2.4合理设计及利用配电系统的无功补偿
        动态无功补偿装置技术的发展和应用,能更好地提高电网质量,降低系统的视在功率和线路电流,提高变压器容量的利用率,從而达到节能、环保的目的。无功补偿装置的应用可以改善低压配电系统的电能质量,其功能主要有无功补偿、抑制谐波、降低电压波动和闪变以及解决三相不平衡等。随着微处理器和晶闸管技术取得突破性进展,采用微处理器无功功率实时监测、晶闸管零过渡过程快速投切、谐波电流抑制等先进技术对低压电网进行补偿,对于异步电动机大量使用和频繁启动的场合,可以实现准确、快速、无暂态扰动的动态无功补偿,从而可有效提高电网的功率因数,改善电能质量,降低线损,实现节能降耗的目的。
        2.5加强对配电系统的智能保护
        断路器的智能保护单元和各种电机保护器技术的发展,使采样电路的精确性和速度大大提高,先进的微处理器和高效的算法可以更快地计算出线路电流的有效值,并根据一系列的逻辑判断发出动作指令,从而缩小动作范围,提高保护精度,这对精密设备的保护有着重要的意义。低压成套开关设备故障自诊断技术是智能化研究的重要课题。在低压成套设备自身加装传感器,可实现对温升、机械性能和绝缘老化等的实时监控。在低压成套设备之间实现互相通讯,并借助后台系统,进行自身不同时段各类参数的比较,以及各设备之间在同一时段进行参数比较。对微小的变化和异常进行分析,及时发现低压成套设备存在的安全隐患,发出报警信号,并提供解决方案以供参考。实现低压配电设备的全状态实时监控和故障自诊断功能,从而可真正实现低压成套开关设备的智能化运行。
        3结语
        低压成套开关设备的绝缘配合不具备高安全性、节能、可靠性是非常重要的问题,因此,应该进行全过程控制和管理,从设计到制造再到施工甚至是后期维护的全过程,都需要对其所能够承受电压进行优化和控制,从而保证设备更加安全、可靠,提升相关工作建设力度。
        参考文献
        [1]低压成套开关设备可靠性问题研究[J].董伟民.科技资讯.2017 (08).
        [2]朱占春.低压成套开关设备的绝缘配合原理与检测验证[J].电子制作,2013,(6):199-200.
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